论文部分内容阅读
交通量不断增加、重载超载、极端气候的频发等因素导致我国对高速公路沥青路面的使用性能提出了更高的要求。SBS改性沥青（SBSMA）和橡胶沥青（CRMA）是两种常用的沥青材料,但在实际应用过程中存在价格昂贵、施工质量难以控制等问题,而胶粉/SBS复合改性沥青技术可以结合胶粉和SBS两种改性剂的优点,降低改性沥青生产成本,利用废旧胶粉资源,是一项兼具经济效益和社会效益的技术。但是胶粉/SBS复合改性沥青（CR/SBSMA）还存在着制备工艺不统一、质量变异性较大等不足。在此背景下,本文围绕胶粉/SBS复合改性沥青制备工艺、流变性能、改性机理开展了系统的研究,并验证对比胶粉/SBS复合改性沥青混合料的路用性能。首先从两种改性材料自身特点出发,明确了投料方式、发育温度、改性剂掺量与外加剂对沥青性能的影响。利用三大指标、弹性恢复试验、离析以及黏度等宏观性能评价方法,分析改性剂掺量与发育时间对沥青宏观性能的影响规律。使用显著性差异分析方法对比发育时间、改性剂掺量与沥青宏观性能试验的显著性并建立预测模型,确定胶粉/SBS复合改性沥青的制备工艺及参数为:先投入SBS再投入胶粉后发育3h,发育温度为180±5℃,稳定剂掺量为2‰,相容剂（糠醛抽出油）掺量为3.0%,胶粉掺量为18～20%,SBS掺量为2.5～3.5%。基于流变学原理,对胶粉/SBS复合改性沥青进行了多应力重复蠕变恢复试验（MSCR）和低温弯曲流变梁试验（BBR）。以应变恢复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr评价了沥青的在不同温度下的高温流变特性,发现“重载”和“高温”作用对胶粉/SBS复合改性沥青高温抗变形能力的影响相似;用蠕变劲度模量S和蠕变劲度速率m评价了沥青的低温流变性能,利用Burgers粘弹模型对低温蠕变柔量曲线进行拟和分析,并构建沥青低温粘弹弛时间λ、新指标m（t）/s（t）、低温综合柔量参数JC评价指标,分析可知SBS掺量与沥青低温性能的相关性较好,而胶粉掺量与低温性能的相关性较差。通过扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）试验分析了复合改性沥青改性机理,结果表明:发育时间和改性剂掺量均会对复合改性沥青的微观形貌产生明显的影响。随着发育时间的延长沥青中SBS网状结构发育越好,与改性剂的黏结性越好;随着SBS掺量的增加,沥青中的SBS-胶粉-沥青三相体系结构越稳定;随着胶粉掺量的增加,沥青中胶粉颗粒凝结和结团现象会增多,导致其黏度变大。胶粉/SBS复合改性沥青改性机理和SBS改性沥青、橡胶沥青的改性机理类似,即改性剂和基质沥青主要为物理混合状态;随着发育时间的增长,基质沥青中氧化反应的程度逐渐增强;沥青中的芳香分含量也逐渐减少,表明改性剂与基质沥青的溶胀也更加充分。最后选取ARAC-13结构对SBS改性沥青混合料、橡胶沥青混合料和胶粉/SBS复合改性沥青混合料路用性能验证对比,结果表明,采用胶粉与SBS复合改性技术可以有效的提高沥青混合料的高温性能与水稳定性能。